(57)【要約】【課題】レーザ加工装置のレーザ照射ヘッドと被加工物の加工面との間の焦点距離を正確に測定し、レーザ照射ヘッドの位置制御を行い加工精度を向上させる。【解決手段】レーザ発振器１からのレーザ光４を被加工物３の加工面３ａにレーザ照射ヘッド５から照射し、レーザ光４が被加工物３に照射されたときに発生する超音波１０を複数の超音波検出手段８ａ、８ｂにより受信し、超音波検出手段８ａ、８ｂからの検出信号とレーザ光４の照射タイミングとから加工面３ａとレーザ照射ヘッド５との焦点距離をLf求め、この焦点距離Lfに基づき加工面３ａとレーザ照射ヘッド５との距離を一定に保つようにレーザ照射ヘッド５の位置制御を行う。【選択図】図１
2005300182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、このレーザ発振器からのレーザ光を被加工物の加工面に照射するレーザ照射ヘッドと、レーザ光が被加工物に照射されたときに発生する超音波を受信する複数の超音波検出手段と、前記超音波検出手段からの検出信号とレーザ光の照射タイミングとから前記被加工物の加工面と前記レーザ照射ヘッドとの焦点距離を求める信号処理装置と、前記信号処理装置からの信号により前記被加工物の加工面と前記レーザ照射ヘッドとの距離を一定に保つように前記レーザ照射ヘッドの位置制御を行う制御装置とからなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記複数の超音波検出手段で検出した信号の偏差を求め、この偏差が閾値より小さい場合には正しい信号として前記信号処理装置において焦点距離を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記複数の超音波検出手段で検出した信号の加算を求め、加算値のレベルが設定した閾値を超えた場合に前記信号処理装置において焦点距離を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記複数の超音波検出手段で検出した信号の相関処理を取ることにより超音波信号の検証を行ってから前記信号処理装置において焦点距離を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記超音波受信手段で受信した３個以上の超音波信号のレベルについて、最大値を有する超音波波形を用いてこの超音波波形の受信信号レベルが設定した閾値を超えた場合に前記信号処理装置において焦点距離を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
レーザ光の照射トリガー信号と前記超音波受信手段で受信した複数の超音波信号を前記信号処理装置に入力し、前記各超音波信号に対して前記信号処理装置で受信信号レベルが設定した閾値を超えた場合に前記信号処理装置において焦点距離を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記複数の超音波検出手段で受信した複数の超音波信号を信号処理装置に入力して、各信号の最大レベルと予め求めておいた照射角度と最大レベルの関係を用いて、前記被加工物の加工面の傾きを求めることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
求めた焦点距離を記憶しておき、前記ヘッド位置制御装置からのレーザ照射ヘッドの位置情報と併せて前記被加工物の加工面の形状を求めることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ照射ヘッドと加工面のレーザ照射点との間の距離を計測する超音波距離計測手段を備えたレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置はレーザ光の持つ優れた特長を生かして溶接、切断、穴あけなどいろいろな分野の加工に用いられている。  
その１つの応用例として従来よりレーザピーニング装置に用いられている。レーザピーニングとは、例えば原子炉シュラウド等の構造物の応力腐食割れ（ＳＣＣ）対策のために、溶接線近傍などの応力腐食割れの発生可能性のある個所にレーザ光を照射して圧縮応力を付与し、応力腐食割れを防止するという技術である。
【０００３】
一般に従来のレーザ加工装置では加工装置の機械精度によりレーザ照射ヘッドの位置は決められており、被加工物の加工面とレーザ照射ヘッドとの位置の調整、制御はほとんど行われていない。そのため、加工面とレーザ照射ヘッドとの厳密な距離計測などは行われていない。
【０００４】
しかしながら、前記したレーザピーニング装置では、レーザピーニングの効果を高めるために照射するレーザ光の加工面にできるスポット径の大きさ等を厳密に管理する必要がある。そのためには加工面に対するレーザ照射ヘッドの位置を厳密に調整、制御しなければならない。
【０００５】
レーザ光のスポット径はレーザ照射ヘッドに設けたレンズから被加工物までの距離に依存して変化するので、被加工物までの距離を一定に制御するためには、レーザ照射ヘッドと被加工物との距離を正確に計測し、これを基に被加工物までの距離を調整し、加工精度を上げる必要がある。
【０００６】
従来、レーザ加工装置のレーザ照射部のような狭隘部において距離を測定する一般的な手段としては超音波距離計がある。これはレーザ照射ヘッドを設置した近傍部分と被加工物までの距離を超音波を用いて計測し、計測した距離と図面を基に加工面のレーザ照射点とレーザ照射ヘッド間の距離を推定するものである。
【０００７】
また、レーザ照射時に発生する超音波を用いてレーザ照射点と超音波受信装置との間の距離を測定する手段が開発されているが（例えば、特許文献１参照）、これは１個の圧電素子で超音波を受信して超音波信号のレベルを閾値処理することで伝播距離を求め、求めた伝播距離とレーザ照射ヘッドの動きから加工面の形状を求めるためのものである。
【特許文献１】特開２００１−００４３５４号公報（第２頁右欄４１行目〜第３頁左欄２行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記した超音波距離計は直接照射点とレーザ照射ヘッドとの距離を計測するものではない。従って、被加工物の加工面が平面の場合には測定結果を照射点とレーザ照射ヘッドまでの距離と同じと考えてよいが、例えば溶接線の盛り上がりなどによって加工面に凹凸がある場合には測定結果は実際の照射点とレーザ照射ヘッド間の距離とは異なったものとなり加工精度が低下する。
【０００９】
また特許文献１に記載の手段は、照射点とレーザ照射ヘッドまでの距離を直接測定しているが、信号の検証は行っておらずノイズや他の構造物からの超音波の回りこみの影響により正確な距離を計測できず、同様に加工精度の低下が懸念される。  
本発明は上記の課題を解決し、レーザ照射ヘッドと加工面のレーザ照射点との間の距離を正確に計測でき、加工精度を向上させたレーザ加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、レーザ発振器と、このレーザ発振器からのレーザ光を被加工物の加工面に照射するレーザ照射ヘッドと、レーザ光が被加工物に照射されたときに発生する超音波を受信する複数の超音波検出手段と、前記超音波検出手段からの検出信号とレーザ光の照射タイミングとから前記被加工物の加工面と前記レーザ照射ヘッドとの焦点距離を求める信号処理装置と、前記信号処理装置からの信号により前記被加工物の加工面と前記レーザ照射ヘッドとの距離を一定に保つように前記レーザ照射ヘッドの位置制御を行う制御装置とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザ照射ヘッドと加工面のレーザ照射点との間の距離を正確に計測でき、加工精度を向上させたレーザ加工装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明するための光ファイバを用いたレーザピーニング装置を示す図である。  
図１において、レーザピーニング装置はレーザ発振器１と、このレーザ発振器１から光ファイバ２を通してレーザ光が送られ、被加工物３の加工面３ａにレーザ光４を照射するレーザ照射ヘッド５と、加工面３ａに均一にレーザ光４を照射するためにレーザ照射ヘッド５を走査するヘッド駆動機構６およびレーザ照射ヘッド位置制御装置７とからなる。
【００１３】
前記レーザ照射ヘッド位置制御装置７はレーザ照射ヘッド５を被加工物３方向に対して進退させ、加工面３ａとレーザ照射ヘッド５との距離（以下、焦点距離Lfと称する）を調整、制御する機能を有している。
【００１４】
レーザ照射ヘッド５の両側にはレーザ照射ヘッド５を中心に対称となるような位置にレーザ照射ヘッド５を所定の間隔をおいて挟むように２個の圧電素子８ａ、８ｂを設けている。  
９は信号処理装置で、前記レーザ発振器１からの照射トリガー信号ＴＳと、圧電素子８ａ、８ｂからの検出信号とが入力されている。
【００１５】
次に本実施の形態の作用について説明する。焦点距離Lfを測定する場合、まず、レーザ発振器１から光ファイバ２を介してレーザ照射ヘッド５にレーザ光４が送られると共にレーザ発振器１は照射トリガー信号ＴＳを発し、そのタイミングを信号処理装置９に入力する。レーザ照射ヘッド５は被加工物３の加工面３ａに向けてレーザ光４を照射する。
【００１６】
金属材料などの被加工物３にレーザ光４を照射すると、局所的に大きなエネルギーが加わり、高圧のプラズマが形成される。このプラズマの急激な膨張により超音波１０が発生し、レーザ光４が照射されて来た方向に伝播する。
【００１７】
この超音波１０を超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２として圧電素子８ａ、８ｂで受信し、受信した超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２のタイミングを検出信号として前記信号処理装置９に入力する。  
この場合、レーザ光４の伝播速度は超音波１０の伝播速度に比べて極めて早いので、レーザ光４を照射した時刻を超音波の発生した時刻と見なすことができる。
【００１８】
信号処理装置９では図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように入力された超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２のタイミングと照射トリガー信号ＴＳのタイミンとから超音波が発生し、圧電素子８ａ、８ｂで受信するまでの伝播時間１３を求め、この伝播時間を基に伝播距離、すなわち焦点距離Lfを求める。
【００１９】
照射トリガー信号ＴＳと超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２の波形例を図２に示す。また、信号処理装置９での処理内容を図３のフローチャートに示し信号処理手法を以下に説明する。
図１乃至図３において、レーザ発振器１の照射トリガー信号ＴＳが立ち上がった時間を時刻＝０として、圧電素子８ａで受信した超音波信号ＵＳ１をＡ／Ｄ変換し（Ｓ１）、超音波信号ＵＳ１のレベル値をLevel１（ｔ０）、Level１（ｔ１）、Level１（ｔ２）、Level１（ｔ３）・・・Level１（ｔEnd）とし、圧電素子８ｂで受信した超音波信号ＵＳ２のレベル値をLevel２（ｔ０）、Level２（ｔ１）、Level２（ｔ２）、Level２（ｔ３）・・・Level２（ｔEnd）とする。
【００２０】
まず、Level１（ｔ０）〜Level１（ｔEnd）までの内最大値を求め（Ｓ２）、最大値を与える時間をｔ＝ｔ１maxとする。  
次にLevel１（ｔ０）〜Level１（ｔEnd）の中で、Level１（ｔ１max）／２を超える点を求め（Ｓ３）、この点をｔ＝ｔ１max/2とする。
【００２１】
同様にLevel２（ｔ０）、Level２（ｔ１）、Level２（ｔ２）、Level２（ｔ３）・・・からも同様な手法でｔ＝ｔ２max/2を求め（Ｓ４）、両値の偏差（ｔ１max/2−ｔ２max/2）を演算する（Ｓ５）。  
そして、その偏差と共に予め設定した閾値αを信号処理装置９内に設けた図示しない比較回路に入力する（Ｓ６）。
【００２２】
比較回路では偏差（ｔ１max/2−ｔ２max/2）と閾値αとを比較し（Ｓ７）、その結果、偏差（ｔ１max/2−ｔ２max/2）が予め設定した閾値αより小さければ両信号ともに正しい信号として（ｔ１max/2＋ｔ２max/2）／２を加工面３ａの照射点から圧電素子８ａ、８ｂまで超音波１０が伝播する伝播時間とする。
【００２３】
なお、伝播時間の求め方は、Level１(ｔ１max)／２のように最大値の半分の点を閾値αに用いるのではなく、最大値の一定の割合や、予め指定したレベルを閾値αとして求めても良い。
【００２４】
また、予め測定しておいた音速ＳＶを用いて加工面３ａの照射点から圧電素子８ａまでの距離Len１＝ＳＶ×ｔpropを求め（Ｓ８）、圧電素子８ａを設置した位置情報より下記の式により焦点距離を求める（Ｓ９）。ここでLenbは圧電素子８ａとレーザ照射ヘッド５間の距離、Lfは焦点距離である。
【数１】
2005300182.tif 000003
【００２５】
ここで、求めた焦点距離Lfをレーザ照射ヘッド位置制御装置７に入力して（Ｓ１０）フィードバック制御により焦点距離Lfを一定に保つようにレーザ照射ヘッド５の位置制御を行う。  
また、偏差（ｔ1max/2−ｔ２max/2）が予め設定した閾値αより大きい場合にはその信号は信頼性のないものとしてレーザ照射ヘッド位置制御装置７への入力は行わず次回の測定に備える（Ｓ１１）。
【００２６】
レーザヘッド位置制御装置７に誤った信号を入力すると、設定値との偏差が大きくなり、ハンチング等の異常な状態となる可能性があるため、信頼性のない信号の入力を防ぐことにより、レーザ照射ヘッド５の位置を安定して制御することが可能となる。このようにすることで、焦点距離を一定に保ち、安定して精度の高いレーザ加工を行うことがができる。
【００２７】
次に本発明の第二の実施の形態について図４及び図５を参照して説明する。図４は本実施の形態における信号処理装置９の信号処理方法を示すフローチャートである。第一の実施の形態では、圧電素子８ａ、８ｂで得られる２個の超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２のうち、１方の信号を他方の信号で検証して正しい波形である場合には１方の信号を使用して伝播距離を求めるものであるが、第二の実施の形態では、圧電素子８ａ、８ｂで得た２個の超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２を加算してＳ／Ｎ比を向上させるものである。
【００２８】
図４に示すように、時刻ｎにおいて２個の圧電素子８ａ、８ｂで受信した超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２をそれぞれＡ／D変換し（Ｓ２１）、（Ｓ２２）、レベル値Level１（ｎ）と、レベル値Level２（ｎ）とし、この信号を各時間毎に加算して（Ｓ２３）加算信号Level sum＝レベル値Level１（ｎ）＋Level２（ｎ）を求める。
【００２９】
この加算した信号に対して、第一の実施の形態に示したようにレベル値の最大値Level summaxを求め（Ｓ２４）、最大値の１／２を超える時間ｔmax/2を検索し（Ｓ２５）伝播時間を求める（Ｓ２６）。  
この伝播時間から焦点距離Lfを求めて（Ｓ２７）レーザ照射ヘッド位置制御装置７に入力し（Ｓ２８）焦点距離Lfを制御する。その後次回の測定に備える（Ｓ２９）。
【００３０】
超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２の波形を加算した例を図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。図５の例で示した各圧電素子８ａ、８ｂで得た波形は信号１Ｖ、ノイズ０．５ＶでＳ／Ｎ比約６ｄＢであるが、加算した結果では信号２Ｖ、ノイズ０．５ＶでありＳ／Ｎ比約１２ｄＢとなり、Ｓ／Ｎ比の向上が図られる。
【００３１】
これは圧電素子８ａ、８ｂに入力されるノイズは主に、ランダムな電気ノイズと回り込みの２つの要因が考えられるが、電気ノイズについてはランダムであり、回り込み信号については２個の圧電素子８ａ、８ｂがレーザ照射ヘッド５に対して対称に配置されている場合を除いて経路が異なるため、異なった時間に検出されることになるため、ノイズが増幅されることはない。
【００３２】
これに対して超音波信号は圧電素子８ａ、８ｂをレーザ照射ヘッドに対して対称に配置しているため、信号レベルは２倍となる。従って、上記したようにＳ／Ｎ比を向上することが可能である。
【００３３】
ここで、注意すべき点は圧電素子８ａ、８ｂの極性が異なっている場合には超音波信号の位相が反転するため信号を加算すると逆にレベルが低下するため、予め圧電素子８ａ、８ｂの特性を試験し、信号を加算あるいは減算するかを決める必要がある。  
このように本発明の第二の実施の形態によればＳ／Ｎ比を向上することができ、より精度の高いレーザ加工を行うことができる。
【００３４】
次に本発明の第三の実施の形態について図６及び図７を参照して説明する。図６は本実施の形態における信号処理装置９の信号処理方法を示すフローチャートである。  
図６に示すように、時刻ｎにおいて２個の圧電素子８ａ、８ｂで受信した超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２をそれぞれＡ／Ｄ変換して（Ｓ３１）、（Ｓ３２）、レベル値Level１（ｎ）と、レベル値Level２（ｎ）とし、この信号にについて相関演算を行う（Ｓ３３）。
【００３５】
超音波波形の相関を演算した一例を図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。相関関数は以下の式で表される（Level２（ｔ）に関しては繰り返し信号として演算するものとする）。
【数２】
2005300182.tif 000004
【００３６】
ここで、圧電素子８ａ、８ｂがレーザ照射ヘッド５に対して完全に対称に配置されており、ランダムなノイズ以外ないとすると、相関関数はｎ＝０（あるいはその近傍）の時に最大となるはずであるが、圧電素子８ａ、８ｂの位置ずれ、レーザ光４の光軸ずれ等により対称性が失われた場合、また大きなノイズが入った場合にはｎ＝０以外の場所で相関関数が最大となる可能性がある。
【００３７】
従って、ここでは相関関数の最大値を取るｎmaxを検索し（Ｓ３４）、相関関数の最大値ｎmaxを閾値αと比較し（Ｓ３５）、閾値αより小さい場合のみ超音波信号が正であると考える。
【００３８】
この信号に対して第一の実施例に示したようにレベルの最大値Level summaxを求め（Ｓ３６）、最大値の１／２を超える時間ｔmax/2を検索し（Ｓ３７）、焦点距離Lfを求めて（Ｓ３８）レーザ照射ヘッド位置制御装置７に入力し（Ｓ３９）焦点距離Lfを制御する。その後次回の測定に備える（Ｓ４０）。
【００３９】
前記閾値αはＡＤ変換器の変換速度、システムの求める精度から決めれば良い。超音波信号が正である場合のみ焦点距離Lfを求めてレーザ照射ヘッド位置制御装置７に入力して焦点距離を制御する。
【００４０】
また、上記したように圧電素子８ａ、８ｂの対称性が失われた場合に相関関数の最大値はｎ＝０以外の場所となるため、初期の圧電素子８ａ、８ｂの配置時に試験的にレーザ光の照射を行い、相関関数の最大値がｎ＝０となるように設置位置の調整を行うことで、圧電素子８ａ、８ｂを完全に対称の位置へ設置可能である。
【００４１】
次に本発明の第四の実施の形態について図８に示すフローチャートを参照して説明する。  
図８に示すように、時刻ｎにおいて２個の圧電素子８ａ、８ｂで受信した超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２をそれぞれＡ／Ｄ変換して（Ｓ４１）、（Ｓ４２）、レベル値Level１（ｎ）と、レベル値Level２（ｎ）とし、各々の信号の最大値LevelMax１とLevelMax２を検出する（Ｓ４３）、（Ｓ４４）。
【００４２】
求めた最大値を比較し（Ｓ４５）、大きい値を持つ方の超音波信号を正しい信号として、その信号から最大値の１／２を超える時間ｔmax／２を検索して（Ｓ４６）伝播時間を求める。
この伝播時間から焦点距離Lfを求めて（Ｓ４７）レーザ照射ヘッド位置制御装置７に入力し（Ｓ４８）焦点距離をLf制御する。その後次回の測定に備える（Ｓ４９）。  
このようにすることで、焦点距離を一定に保ち、安定した精度の高いレーザ加工を行うことができる。
【００４３】
次に本発明の第五の実施の形態を図９に示すフローチャートを参照して説明する。  
第五の実施の形態は圧電素子８ａ、８ｂの配置を進行方向と平行になるように設置し、伝播距離を求めることをせず被加工物３の傾きを計測するための手段である。
【００４４】
図９において、時刻ｎにおいて２個の圧電素子８ａ、８ｂで受信した超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２をそれぞれＡ／Ｄ変換して（Ｓ５１）、（Ｓ５２）レベル値Level１（ｎ）と、レベル値Level２（ｎ）とし、各々の信号の最大値LevelMax１とLevelMax２を検出し（Ｓ５３）、（Ｓ５４）、これを次の測定周期まで保存しておく。これを次の測定時に現在の最大値LevelMax１、LevelMax２と前回の最大値LevelMax１old、LevelMax２old（Ｓ５５）、（Ｓ５６）と比較する（Ｓ５７）、（Ｓ５８）。
【００４５】
この比較の結果、両方の圧電素子８ａ、８ｂでのレベル値変化がない場合（Ｓ５９）、（Ｓ６０）は被加工物３の加工面３ａは平面であると判定し（Ｓ６１）、レベル値変化の傾向が各圧電素子８ａ、８ｂで逆の場合（Ｓ６２）、（Ｓ６３）および（Ｓ６４）、（Ｓ６５）には被加工物３の加工面３ａに傾きがあると判定する（Ｓ６６）。  
その他の場合は判定不可能と判定する（Ｓ６７）。
【００４６】
一般的に超音波には指向性があり、サイドローブなど複雑な指向性を持ったものもあるが、被加工物３の加工面３ａ近傍では指向角度と超音波のレベルは角度がつくにつれて弱くなる単調な関係であると考えられる。
【００４７】
例として図１０に超音波の指向性の特性を示す。超音波センサである圧電素子８ａ、８ｂはレーザ照射ヘッド５に対して対称に取り付けられているため、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように両圧電素子８ａ、８ｂともに加工面３ａの法線からθ１の角度にあり、圧電素子８ａ、８ｂが同じ性能であれば超音波信号ＵＳ１、ＵＳ２のレベルは同等なものとなる。
【００４８】
また、もし被加工物３の加工面３ａに傾きがある場合には図１２（ａ）、（ｂ）に示すように圧電素子８ａ、８ｂが加工面３ａの法線となす角度はそれぞれθ２とθ３（θ２＞θ１＞θ３）となる。この場合図中のグラフに示したように圧電素子８ａで受信する超音波レベルはθ２＞θ１であるために加工面３ａが平らなθ１の位置で得られる超音波信号のレベル値より小さくなる。
【００４９】
同様に、圧電素子８ｂで受信する超音波レベルはθ１＞θ３であるため加工面３ａが平らなθ１の位置で得られる超音波信号のレベル値より大きくなる。  
この場合には超音波レベルの小さくなった圧電素子８ａ側の角度が大きくなったことが検知できるため、加工面が加工方向の進行方向側の距離が遠くなっていることを検知することができる。
【００５０】
レベル値については実効的なレーザ照射エネルギーの差異、被加工物３の表面状態などにより異なってくるため慎重な扱いが必要である。従って、２個の圧電素子８ａ、８ｂのうち１個の圧電素子のレベル値変動で加工面の傾きを判定することは著しく精度の欠けるものとなる可能性がある。
【００５１】
２個の圧電素子８ａ、８ｂを用いて、片側の圧電素子での超音波受信レベル値が高くなり、もう一方の圧電素子の超音波受信レベル値が低くなったことによりはじめて加工面の傾きを正確に検出することが可能である。
【００５２】
ここでは超音波レベル値の大小関係のみを用いて加工面３の傾きのみを求めているが、各圧電素子の特性、超音波照射時の指向性を事前に調査しておけば、超音波のレベル値から照射面の角度を求めることも可能である。
【００５３】
次に本発明の第六の実施の形態について説明する。前記実施の形態において求めた焦点距離Lfと、さらに、レーザピーニングにおけるレーザ照射ヘッド５の走査位置情報とあわせることにより被加工物３の表面形状を求めることができる。
【００５４】
また、焦点距離変化の正当性を検証するために、第五の実施の形態に記した加工面３ａの傾きを求め、この傾きから焦点距離が増加、あるいは減少していることを推定し、測定した焦点距離の変化の傾向が同じであれば正しい形状を得ているものとすることができる。
【００５５】
なお、前記説明においては本発明をレーザピーニング装置に実施した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のレーザ加工装置にも実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係わるレーザ加工装置の概略説明図。
【図２】超音波信号の一例を示す波形図。
【図３】第一の実施の形態に係わる信号処理の動作を示すフローチャート。
【図４】第２の実施の形態に係わる信号処理の動作を示すフローチャート。
【図５】超音波信号の加算の一例を示す波形図。
【図６】第３の実施の形態に係わる信号処理の動作を示すフローチャート。
【図７】超音波信号の相関を演算した一例を示す波形図。
【図８】第４の実施の形態に係わる信号処理の動作を示すフローチャート。
【図９】第５の実施の形態に係わる信号処理の動作を示すフローチャート。
【図１０】超音波の指向性を説明するための特性図。
【図１１】加工面が傾いていない状態の超音波の指向性を説明するための特性図。
【図１２】加工面が傾いている状態の超音波の指向性を説明するための特性図。
【符号の説明】
【００５７】
１…レーザ発振器、２…光ファイバ、３…被加工物、３ａ…加工面、４…レーザ光、５…レーザ照射ヘッド、６…ヘッド駆動機構、７…レーザ照射ヘッド位置制御装置、８ａ、８ｂ…圧電素子、９…信号処理装置、１０…超音波、ＵＳ１、ＵＳ２…超音波信号、Lf…焦点距離、ＴＳ…照射トリガー信号。
【図１】
2005300182.tif 000005
【図２】
2005300182.tif 000006
【図３】
2005300182.tif 000007
【図４】
2005300182.tif 000008
【図５】
2005300182.tif 000009
【図６】
2005300182.tif 000010
【図７】
2005300182.tif 000011
【図８】
2005300182.tif 000012
【図９】
2005300182.tif 000013
【図１０】
2005300182.tif 000014
【図１１】
2005300182.tif 000015
【図１２】
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